JP2951252B2 - Ultrasound Doppler diagnostic device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は超音波ドプラ診断装
置、特に超音波の送信周波数(送受信周波数)を可変で
きるパルスドプラ方式又は連続波ドプラ方式の超音波ド
プラ診断装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic Doppler diagnostic apparatus, and more particularly to a pulse Doppler or continuous wave Doppler ultrasonic Doppler diagnostic apparatus capable of changing the transmission frequency (transmission / reception frequency) of ultrasonic waves.
【0002】[0002]
【従来の技術】超音波ドプラ診断装置は、超音波を生体
内へ送波し、生体内の運動反射体(血流など)にて反射
された反射波を受波し、これにより運動反射体の運動情
報を表したドプラ画像を表示するものである。2. Description of the Related Art An ultrasonic Doppler diagnostic apparatus transmits an ultrasonic wave into a living body, receives a reflected wave reflected by a moving reflector (blood flow or the like) in the living body, and thereby receives the moving reflector. A Doppler image representing the exercise information is displayed.
【0003】パルスドプラ法におけるドプラ画像として
は、パワースペクトラム画像やカラーの二次元ドプラ画
像などが知られている。このパワースペクトラム画像
は、横軸を時間軸とし、縦軸をドプラシフト周波数すな
わち速度とし、各ドプラシフト周波数でのパワーを輝度
の大きさに対応させた画像であり、特定方向かつ特定深
度に設定されたサンプル点からの受信信号を周波数解析
して形成される。二次元ドプラ画像は、生体内二次元領
域の各点のドプラシフト周波数すなわち速度を色相の変
化で表した画像である。As a Doppler image in the pulse Doppler method, a power spectrum image, a color two-dimensional Doppler image, and the like are known. This power spectrum image is an image in which the horizontal axis is the time axis, the vertical axis is the Doppler shift frequency, that is, the speed, and the power at each Doppler shift frequency corresponds to the magnitude of the luminance, and is set to a specific direction and a specific depth. It is formed by frequency analysis of the received signal from the sample point. The two-dimensional Doppler image is an image in which the Doppler shift frequency, that is, the speed of each point in a two-dimensional region in a living body is represented by a change in hue.
【0004】以上のようなパワースペクトラム画像や二
次元ドプラ画像において、計測可能な最大のドプラシフ
ト周波数fd max は正方向及び負方向のそれぞれについ
て送信繰り返し周波数fprの1/2で規定される。すな
わち、計測可能な最大のドプラシフト周波数f
d max は、 fd max =fpr/2 …(1) である。これに関し、次の公知の関係式 fd =(2v・cosθ・f0 )/c …(2) において、cosθ=1、fd として(1)式を代入す
れば、解析できる速度の最大vmax が次のとおり求ま
る。In the above-described power spectrum image and two-dimensional Doppler image, the maximum measurable Doppler shift frequency f d max is defined by 1 / of the transmission repetition frequency f pr in each of the positive and negative directions. That is, the maximum measurable Doppler shift frequency f
d max is f d max = f pr / 2 (1) In this regard, in the following known relational expression f d = (2 v · cos θ · f 0 ) / c (2), substituting equation (1) for cos θ = 1 and f d , the maximum speed v that can be analyzed is max is obtained as follows.
【0005】 vmax =(c・fpr)/(4・f0 ) …(3) ただし、fd はドプラシフト周波数であり、f0 は超音
波パルスの中心周波数であり、cは超音波の生体内の音
速である。V max = (c · f pr ) / (4 · f 0 ) (3) where f d is a Doppler shift frequency, f 0 is a center frequency of an ultrasonic pulse, and c is an ultrasonic pulse. The speed of sound in a living body.
【0006】一方、連続波ドプラ法におけるドプラ画像
としては、スペクトル表示や時間軸上での平均流速の波
形表示などが挙げられる。この連続波ドプラ法におい
て、計測可能な最大のドプラシフト周波数fd max は、 fd max =fq /2 …(4) であることが知られている。よって、解析できる最大の
速度vmax は、上記の(3)式同様に、 vmax =(c・fq )/(4・f0 ) …(5) と求まる。On the other hand, examples of Doppler images in the continuous wave Doppler method include a spectrum display and a waveform display of an average flow velocity on a time axis. In this continuous wave Doppler method, it is known that the maximum measurable Doppler shift frequency f d max is f d max = f q / 2 (4). Therefore, the maximum speed v max that can be analyzed is obtained as follows: v max = (c · f q ) / (4 · f 0 ) (5) as in the above equation (3).
【0007】従来、パルスドプラ方式及び連続波ドプラ
方式の超音波ドプラ診断装置においては、周波数解析部
の処理に先立って、生体内の低速かつ強反射体(例え
ば、心臓壁)からの不要なエコー(クラッタ)を除去す
るために、低域除去フィルタ(クラッタ除去フィルタ)
が設けられている。従来の低域除去フィルタはアナログ
フィルタで構成され、そのカットオフ周波数fhpは固定
的に設定されている。なお、そのカットオフ周波数fhp
に相当する速度vhpは、次のように求められる。Conventionally, in a pulse Doppler system and a continuous wave Doppler system ultrasonic Doppler diagnostic apparatus, unnecessary echoes from a low-speed and strong reflector (for example, a heart wall) in a living body prior to processing by a frequency analysis unit. To remove clutter, a low-pass rejection filter (clutter rejection filter)
Is provided. The conventional low-pass filter is constituted by an analog filter, and its cutoff frequency f hp is fixedly set. Note that the cutoff frequency f hp
Speed v hp, which corresponds to is determined in the following manner.
【0008】 vhp=(c・fhp)/(2・f0 ) …(6)V hp = (c · f hp ) / (2 · f 0 ) (6)
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところで、超音波診断
装置においては、診断部位に応じて各種の超音波探触子
を接続でき、その際に各超音波探触子に合わせて超音波
の送信周波数f0 を可変設定できる。また、近年、同じ
超音波探触子であっても、操作者がドプラ画像を見なが
ら最適な超音波の送信周波数f0 を自在に可変設定でき
る超音波ドプラ診断装置も提案されている。By the way, in an ultrasonic diagnostic apparatus, various ultrasonic probes can be connected in accordance with a part to be diagnosed, and at that time, an ultrasonic wave is transmitted in accordance with each ultrasonic probe. The frequency f 0 can be variably set. In recent years, there has been proposed an ultrasonic Doppler diagnostic apparatus that allows an operator to freely and variably set an optimal ultrasonic transmission frequency f 0 while viewing a Doppler image even with the same ultrasonic probe.
【0010】しかしながら、超音波の送信周波数f0 を
可変すると、上記(2)式から明らかなように、ドプラ
シフト周波数fd もそれに比例して変化し、これに起因
してドプラ画像の表示内容が変化してしまうという問題
があった。However, if the transmission frequency f 0 of the ultrasonic wave is varied, the Doppler shift frequency f d also changes in proportion to the change, as is apparent from the above equation (2). There was a problem that it would change.
【0011】つまり、超音波パルスの送信周波数f0 を
上げると、ドプラシフト周波数fdは比例して上がる
が、その一方において、ドプラ画像における速度表示レ
ンジは上記(3)式から明らかなように逆に減少してし
まう。また、これとは逆に、超音波パルスの送信周波数
f0 を下げると、ドプラシフト周波数fd は比例して下
がるが、その一方において、ドプラ画像における速度表
示レンジは上記(3)式から明らかなように逆に増加し
てしまう。That is, when the transmission frequency f 0 of the ultrasonic pulse is increased, the Doppler shift frequency f d is increased in proportion, but on the other hand, the speed display range in the Doppler image is reversed as apparent from the above equation (3). Will decrease. Conversely, when the transmission frequency f 0 of the ultrasonic pulse is reduced, the Doppler shift frequency f d is reduced in proportion, but on the other hand, the speed display range in the Doppler image is apparent from the above equation (3). It will increase conversely.
【0012】このように、送信周波数f0 が変動する
と、血流速度は本来一定であるにもかかわらず、ドプラ
シフト周波数fd とドプラ画像における速度表示レンジ
は互いに反比例して変動する。これに関し、表示波形に
着目してみると、表示領域の大きさは固定されているた
め、超音波パルスの送信周波数f0 の増減が波形の拡大
又は縮小として現れる。この問題は、連続波ドプラ法が
適用された場合にも同様に指摘される。As described above, when the transmission frequency f 0 fluctuates, the Doppler shift frequency f d and the speed display range in the Doppler image fluctuate in inverse proportion to each other, even though the blood flow velocity is originally constant. In this regard, focusing on the display waveform, since the size of the display area is fixed, an increase or decrease in the transmission frequency f 0 of the ultrasonic pulse appears as an enlargement or reduction of the waveform. This problem is similarly pointed out when the continuous wave Doppler method is applied.
【0013】また、以上の問題は、低域除去フィルタに
関しても指摘されており、ドプラシフト周波数fd が変
動するにもかかわらず、従来の装置ではカットオフ周波
数が固定されており、換言すれば、上記(6)式から明
らかなように、送信周波数f0 を増減させた場合には、
血流速度が変動しなくても、カットオフ周波数に相当す
る速度はそれに反比例して変動してしまい、目的とする
クラッタのみを適切に遮断することが困難であった。Further, the above problems have been pointed out with respect to the low-pass Filters, despite the Doppler shift frequency f d varies, in the conventional device is fixed cutoff frequency, in other words, As is apparent from the above equation (6), when the transmission frequency f 0 is increased or decreased,
Even if the blood flow velocity does not fluctuate, the velocity corresponding to the cutoff frequency fluctuates in inverse proportion thereto, making it difficult to properly shut off only the target clutter.
【0014】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、超音波の送信周波数を可変し
ても、ドプラ画像の表示内容が変化しない、換言すれば
速度表示レンジが変化しない超音波ドプラ診断装置を提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to prevent the display content of a Doppler image from changing even if the transmission frequency of an ultrasonic wave is changed, in other words, the speed display range is not changed. An object of the present invention is to provide an ultrasonic Doppler diagnostic apparatus that does not change.
【0015】また、本発明の目的は、可変設定される送
信周波数に連動させて、表示可能な最大のドプラシフト
周波数及び低域除去フィルタの遮断周波数を適応的に可
変できる超音波ドプラ診断装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide an ultrasonic Doppler diagnostic apparatus capable of adaptively changing a maximum displayable Doppler shift frequency and a cutoff frequency of a low-pass filter in conjunction with a variably set transmission frequency. Is to do.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】[パルスドプラ法] 上記目的を達成するために、望ましい構成では、可変設
定された超音波パルスの送信周波数f0を生成する送信
周波数生成手段と、前記生成された送信周波数f0と比
例関係をもって、超音波パルスの送信繰り返し周波数f
prを生成する繰り返し周波数生成手段と、前記送信周波
数f0の超音波パルスを前記送信繰り返し周波数fprで
生体内へ繰り返し送波し、生体内の運動反射体にて反射
された反射波を受波して受信信号を出力する超音波探触
子と、前記受信信号から前記運動反射体のドプラシフト
周波数fdを抽出する周波数解析手段と、速度表示レン
ジが前記送信周波数f0に依存しないドプラ画像を形成
する手段であって、前記抽出されたドプラシフト周波数
fdに基づいて前記ドプラ画像を形成するドプラ画像形
成手段と、を含むことを特徴とする。Means for Solving the Problems [Pulse Doppler Method] In order to achieve the above object, in a desirable configuration, a transmission frequency generation means for generating a transmission frequency f 0 of a variably set ultrasonic pulse; The transmission repetition frequency f of the ultrasonic pulse is proportional to the transmission frequency f 0.
a repetition frequency generating means for generating pr, and repeatedly transmitting an ultrasonic pulse having the transmission frequency f 0 into the living body at the transmission repetition frequency f pr , and receiving a reflected wave reflected by a moving reflector in the living body. An ultrasonic probe that outputs a received signal by oscillating, a frequency analysis unit that extracts a Doppler shift frequency f d of the motion reflector from the received signal, and a Doppler image whose speed display range does not depend on the transmission frequency f 0. and means for forming a, characterized in that it comprises a Doppler image forming section for forming the Doppler image based on the Doppler shift frequency f d of the extracted.
【0017】上記構成によれば、超音波パルスの送信周
波数f0 を変化させると、超音波パルスの送信繰り返し
周波数fprも比例変化するため、ドプラ画像における速
度表示レンジは維持される。換言すれば、超音波パルス
の送信周波数f0 を変化させると、ドプラシフト周波数
fd が比例変化するが、それに連動して計測可能な最大
のドプラシフト周波数fd max も比例変化するので、結
局、表示内容は送信周波数f0 によらず不変となる。According to the above configuration, when the transmission frequency f 0 of the ultrasonic pulse is changed, the transmission repetition frequency f pr of the ultrasonic pulse also changes proportionally, so that the speed display range in the Doppler image is maintained. In other words, if the transmission frequency f 0 of the ultrasonic pulse is changed, the Doppler shift frequency f d changes proportionally, but the maximum measurable Doppler shift frequency f d max also changes proportionally in conjunction with it, so that the display the contents will be unchanged regardless of the transmission frequency f 0.
【0018】ちなみに、パルスドプラ法では、送信繰り
返し周波数fprを上げると、測定可能な最大深度も浅く
なってしまい、観測したい計測ポイントの深度によって
は計測困難となるが、公知の手法を適用すれば、そのよ
うな最大深度より深い部位の計測を行うことも可能であ
る。例えば、1回の送受波を1フレームと定義した場合
において、n番目のフレームでの送波に対する反射波を
n+1番目のフレームで受波すれば最大深度の制約を打
開できる。また、送信繰り返し周波数fprを下げると、
いわゆる折り返し現象が起こりやすくなるが、そのよう
な折り返し現象に対しては、それを解消する公知の手法
を適用できる。例えば、ベースラインのシフトなどの手
法を適用してもよい。By the way, in the pulse Doppler method, if the transmission repetition frequency fpr is increased, the maximum measurable depth becomes shallow, and it becomes difficult to measure depending on the depth of the measurement point to be observed. However, if a known method is applied, It is also possible to measure a part deeper than such a maximum depth. For example, in the case where one transmission / reception is defined as one frame, if the reflected wave with respect to the transmission in the n-th frame is received in the (n + 1) -th frame, the restriction on the maximum depth can be overcome. When the transmission repetition frequency f pr is lowered,
A so-called folding phenomenon is likely to occur. For such a folding phenomenon, a known method for solving the phenomenon can be applied. For example, a technique such as shifting the baseline may be applied.
【0019】また、好適な態様では、前記繰り返し周波
数生成手段は、前記送信周波数f0を1/nに分周して
前記送信繰り返し周波数fprを生成する分周器を含む。In a preferred aspect, the repetition frequency generation means includes a frequency divider that divides the transmission frequency f 0 by 1 / n to generate the transmission repetition frequency f pr .
【0020】上記構成では、送信繰り返し周波数f
prは、送信周波数f0 を1/n分周することにより同期
して生成され、その際にnとしては整数のみならず非整
数も選択できる。In the above configuration, the transmission repetition frequency f
The pr is generated synchronously by dividing the transmission frequency f 0 by 1 / n. At this time, not only an integer but also a non-integer can be selected as n.
【0021】すなわち、送信繰り返し周波数fprが送信
周波数f0に対し、 fpr=f0/n …(7) のように対応付けられているので、f0が変化してもそ
れに比例してfprが変化することになり、ドプラ表示に
おける速度表示レンジを維持でき、従来の波形変動や色
相変化といった問題を解消できる。これは、上記の
(3)式において、仮にf0 が2倍になってもfprが2
倍になれば、vmaxを維持できることからも理解でき
る。[0021] That is, the transmit repetition frequency f pr to the transmission frequency f 0, because the associated as f pr = f 0 / n ... (7), proportionally even f 0 is changed Fpr changes, the speed display range in the Doppler display can be maintained, and problems such as the conventional waveform fluctuation and hue change can be solved. This means that in the above equation (3), even if f 0 doubles, f pr becomes 2
It can be understood from the fact that if the value is doubled, v max can be maintained.
【0022】また、好適な態様では、前記周波数解析に
先立って、前記送信繰り返し周波数fprを標本化周波数
としつつ前記受信信号の量子化を行う量子化手段と、前
記量子化手段と前記周波数解析手段との間に設けられ、
前記受信信号に対し低域遮断を行うデジタルフィルタ
と、を含む。In a preferred aspect, prior to the frequency analysis, quantization means for quantizing the received signal while using the transmission repetition frequency fpr as a sampling frequency; and the quantization means and the frequency analysis means. Provided between the means,
A digital filter that performs low-frequency cutoff on the received signal.
【0023】上記構成において、量子化手段の後段に設
けられたデジタルフィルタのカットオフ周波数は標本化
周波数に比例するものである。この前提の下で、送信繰
り返し周波数fprが送信周波数f0 に連動して変化する
と、標本化周波数もそれに連動して変化し、すなわち、
デジタルフィルタのカットオフ周波数も連動変化するこ
とになる。それを速度の面から見ると、送信周波数f0
が変化しても、カットオフ周波数に相当するカットオフ
ポイントでの速度は維持されることになる。In the above configuration, the cut-off frequency of the digital filter provided at the subsequent stage of the quantization means is proportional to the sampling frequency. Under this assumption, when the transmission repetition frequency f pr changes in conjunction with the transmission frequency f 0 , the sampling frequency also changes in conjunction therewith, ie,
The cutoff frequency of the digital filter also changes in conjunction with it. In terms of speed, the transmission frequency f 0
Is changed, the speed at the cutoff point corresponding to the cutoff frequency is maintained.
【0024】[連続波ドプラ法]以上の原理は、送信繰
り返し周波数fprを標本化周波数fq に置き換えて考え
れば、連続波ドプラ法にもそのまま適用できる。[Continuous Wave Doppler Method] The above principle can also be applied to the continuous wave Doppler method as it is if the transmission repetition frequency f pr is replaced by the sampling frequency f q .
【0025】すなわち、上記目的を達成するために、本
発明は、可変設定された超音波の送信周波数f0を生成
する送信周波数生成手段と、前記生成された送信周波数
f0と比例関係をもって、標本化周波数fqを生成する標
本化周波数生成手段と、前記送信周波数f0の超音波パ
ルスを生体内へ連続送波し、生体内の運動反射体にて反
射された反射波を受波して受信信号を出力する超音波探
触子と、前記標本化周波数fqで前記受信信号の量子化
を行う量子化手段と、前記量子化された受信信号から前
記運動反射体のドプラシフト周波数fd抽出する周波数
解析手段と、速度表示レンジが前記送信周波数f0に依
存しないドプラ画像を形成する手段であって、前記抽出
されたドプラシフト周波数fdに基づいて前記ドプラ画
像を形成するドプラ画像形成手段と、を含むことを特徴
とする。That is, in order to achieve the above object, the present invention provides a transmission frequency generating means for generating a variably set ultrasonic transmission frequency f 0 , and a transmission frequency f 0 having a proportional relationship with the generated transmission frequency f 0 . A sampling frequency generating means for generating a sampling frequency f q , continuously transmitting an ultrasonic pulse having the transmission frequency f 0 into a living body, and receiving a reflected wave reflected by a moving reflector in the living body; An ultrasonic probe that outputs a received signal by using the sampling frequency f q , a quantizing unit that quantizes the received signal at the sampling frequency f q , and a Doppler shift frequency f d of the motion reflector from the quantized received signal. Frequency analyzing means for extracting, and means for forming a Doppler image whose speed display range does not depend on the transmission frequency f 0 , wherein the Doppler image forming the Doppler image based on the extracted Doppler shift frequency f d And an image forming means.
【0026】また、本発明の好適な態様では、前記標本
化周波数生成手段は、前記送信周波数f0 を1/nに分
周して前記標本化周波数fq を生成する分周器を含む。In a preferred aspect of the present invention, the sampling frequency generation means includes a frequency divider that divides the transmission frequency f 0 by 1 / n to generate the sampling frequency f q .
【0027】また、本発明の好適な態様では、前記量子
化手段と前記周波数解析手段との間に設けられ、前記受
信信号に対し低域遮断を行うデジタルフィルタを含む。In a preferred aspect of the present invention, a digital filter is provided between the quantizing means and the frequency analyzing means and cuts a low band of the received signal.
【0028】なお、パルスドプラ法及び連続波ドプラ法
のいずれにおいても、量子化に先立って、前記受信信号
に対し低域遮断を行うアナログフィルタを設けるのが望
ましい。そのアナログフィルタのカットオフ周波数は、
前記デジタルフィルタのカットオフ周波数が取り得る最
低値よりも低く設定される。すなわち、量子化に先立っ
て、アナログフィルタにより大振幅の低速運動体(主
に、心臓壁)などの信号をできる限り低減すれば、量子
化のダイナミックレンジを有効に活用できる。仮に、デ
ジタルフィルタのカットオフ周波数よりも、アナログフ
ィルタのカットオフ周波数が高いと、送信周波数f0 の
設定値如何によっては有効な血流データがカットされて
しまうことが危惧されるので、デジタルフィルタのクラ
ッタ除去を作用を妨げない範囲内でアナログフィルタを
機能させる。In both the pulse Doppler method and the continuous wave Doppler method, it is desirable to provide an analog filter that cuts off the low frequency of the received signal before quantization. The cutoff frequency of the analog filter is
The cutoff frequency of the digital filter is set lower than the lowest possible value. That is, prior to quantization, if the signal of a large-amplitude low-speed moving body (mainly a heart wall) or the like is reduced as much as possible by an analog filter, the dynamic range of quantization can be effectively used. If the cut-off frequency of the analog filter is higher than the cut-off frequency of the digital filter, there is a concern that effective blood flow data may be cut depending on the set value of the transmission frequency f 0 . The analog filter functions within a range that does not hinder the clutter removal.
【0029】[0029]
【発明の実施の形態】図1には、本発明に係る超音波ド
プラ診断装置の好適な実施形態が示されている。図1に
示す超音波ドプラ診断装置はいわゆるパルスドプラ法が
適用された装置である。FIG. 1 shows a preferred embodiment of an ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to the present invention. The ultrasonic Doppler diagnostic apparatus shown in FIG. 1 is an apparatus to which a so-called pulse Doppler method is applied.
【0030】図1において、送信周波数発生器10は、
後述する探触子11にて生体内へ送波する超音波パルス
の送信周波数(中心周波数)f0 を発生するものであ
る。この送信周波数発生器10には周波数設定器12が
接続されており、ユーザーは、この周波数設定器12を
利用して送信周波数f0 として所望の周波数を可変設定
することができる。発生された送信周波数f0 を示す信
号は送信器14に供給されている。In FIG. 1, a transmission frequency generator 10 includes
The probe 11 generates a transmission frequency (center frequency) f 0 of an ultrasonic pulse transmitted into a living body by a probe 11 described later. A frequency setting device 12 is connected to the transmission frequency generator 10, and a user can variably set a desired frequency as the transmission frequency f 0 using the frequency setting device 12. The signal indicating the generated transmission frequency f 0 is supplied to the transmitter 14.
【0031】分周器16は、発生した送信周波数f0 を
分周して送信繰り返し周波数fprを発生するものであ
る。具体的には、f0 をnで割ることにより周波数fpr
を生成している。分周器16にはn設定器18が接続さ
れており、ユーザ−はnとして所望の値を入力設定でき
る。このnとしては整数には限られず非整数であっても
よい。本発明では、送信繰り返し周波数fprが送信周波
数f0 に比例していればよく、nが整数であることは条
件とされない。発生された送信繰り返し周波数fprを示
す信号は、送信器14に供給されている。The frequency divider 16 divides the generated transmission frequency f 0 to generate a transmission repetition frequency fpr . Specifically, the frequency f pr is obtained by dividing f 0 by n.
Has been generated. An n setting unit 18 is connected to the frequency divider 16, and the user can input and set a desired value as n. This n is not limited to an integer and may be a non-integer. In the present invention, it is sufficient that the transmission repetition frequency f pr is proportional to the transmission frequency f 0 , and it is not required that n is an integer. The signal indicating the generated transmission repetition frequency fpr is supplied to the transmitter 14.
【0032】送信器14は、探触子11に接続されてお
り、探触子11へ送信信号を供給している。その送信信
号はパルス信号でありその中心周波数は送信周波数f0
であり、その送信信号の繰り返し周期は送信繰り返し周
波数fprで設定されている。すなわち、探触子11から
送信繰り返し周波数fprで送信周波数f0 の超音波パル
スが生体内に繰り返し送波される。生体内の運動反射体
にて反射されたエコーは再び探触子11にて受波され、
この探触子から受信信号が出力される。The transmitter 14 is connected to the probe 11 and supplies a transmission signal to the probe 11. The transmission signal is a pulse signal whose center frequency is the transmission frequency f 0
The repetition period of the transmission signal is set by the transmission repetition frequency fpr . That is, ultrasonic pulse transmission frequency f 0 from the probe 11 at the transmission repetition frequency f pr is repeatedly transmitting in vivo. The echo reflected by the motion reflector in the living body is received by the probe 11 again,
A reception signal is output from this probe.
【0033】この受信信号は、受信器20において所定
の受信信号処理、例えば増幅などがなされた後、直交検
波器22に送られ、送信周波数f0 により直交検波が行
われる。直交検波後の受信信号が、低域遮断アナログフ
ィルタA(以下、フィルタA)24に送られ、低域周波
数成分が除去される。ここで、このフィルタAはアナロ
グのフィルタであって、そのカットオフ周波数は固定さ
れている。[0033] The received signal, after a predetermined received signal processing at the receiver 20, for example amplification and made, is sent to the orthogonal detector 22, quadrature detection is performed by the transmission frequency f 0. The received signal after the quadrature detection is sent to a low-pass cutoff analog filter A (hereinafter, filter A) 24 to remove low-frequency components. Here, the filter A is an analog filter, and its cutoff frequency is fixed.
【0034】フィルタAを通過した受信信号は量子化回
路26において量子化される。すなわち、時間軸方向と
振幅軸方向の双方に対して量子化が行われる。この量子
化回路26は例えばA/D変換器により構成される。こ
の量子化回路26には、分周器16にて発生された送信
繰り返し周波数fprが標本化周波数として供給されてお
り、量子化回路26はその標本化周波数に基づく周期で
標本化を行っている。すなわち、標本化周波数は送信周
波数f0 に比例している。The received signal passing through the filter A is quantized by the quantization circuit 26. That is, quantization is performed in both the time axis direction and the amplitude axis direction. This quantization circuit 26 is constituted by, for example, an A / D converter. The quantization circuit 26 is supplied with the transmission repetition frequency fpr generated by the frequency divider 16 as a sampling frequency, and the quantization circuit 26 performs sampling at a period based on the sampling frequency. I have. That is, the sampling frequency is proportional to the transmission frequency f 0.
【0035】量子化後の受信信号は、次に低域遮断デジ
タルフィルタB(以下、フィルタB)28に送られ、そ
こで更に低域成分の除去が行われる。フィルタB28
は、デジタルのフィルタ回路で構成され、そのカットオ
フ周波数は標本化周波数に比例している。すなわち、標
本化周波数が増加すれば、フィルタBにおけるカットオ
フ周波数も増加し、一方、標本化周波数が減少すればフ
ィルタBにおけるカットオフ周波数も減少する。ここ
で、フィルタAのカットオフ周波数は、このフィルタB
が取り得る最も低いカットオフ周波数よりも低い値に設
定されている。すなわち、心臓壁などの低速の強反射体
によるクラッタを除去するためには、本来的にはこのフ
ィルタBのみを設ければよいが、量子化回路26におけ
るダイナミックレンジを有効に活用するためには、それ
に入力される信号の振幅を一定以下におさえる必要があ
るため、フィルタA24が設けられている。しかしなが
ら、そのフィルタA24のカットオフ周波数がフィルタ
B28のカットオフ周波数よりも高くなると、フィルタ
Bのカットオフ周波数を適応的に設定する意義がなくな
るので、フィルタAのカットオフ周波数はフィルタBが
取り得る最も低いカットオフ周波数よりも低く設定され
ている。The quantized received signal is then sent to a low-pass cutoff digital filter B (hereinafter, filter B) 28, where the low-pass component is further removed. Filter B28
Is composed of a digital filter circuit, and its cutoff frequency is proportional to the sampling frequency. That is, as the sampling frequency increases, the cutoff frequency of the filter B also increases, while as the sampling frequency decreases, the cutoff frequency of the filter B also decreases. Here, the cutoff frequency of the filter A is
Is set to a value lower than the lowest possible cutoff frequency. That is, in order to remove clutter caused by a slow strong reflector such as a heart wall, only the filter B should be provided, but in order to effectively utilize the dynamic range in the quantization circuit 26, The filter A24 is provided because it is necessary to keep the amplitude of the signal input thereto at a certain level or less. However, if the cutoff frequency of the filter A24 becomes higher than the cutoff frequency of the filter B28, there is no point in setting the cutoff frequency of the filter B adaptively, so that the filter B can take the cutoff frequency of the filter A. It is set lower than the lowest cutoff frequency.
【0036】周波数解析器30は例えばFFT回路ある
いは自己相関回路などで構成され、フィルタBを通過し
た受信信号から生体内運動体である血流の速度を抽出す
るものである。具体的には受信信号からドプラシフト周
波数fd を抽出し、それを最終的に速度の値に変換して
いる。The frequency analyzer 30 is composed of, for example, an FFT circuit or an autocorrelation circuit, and extracts the speed of a blood flow, which is a moving body in a living body, from a received signal that has passed through the filter B. Specifically, the Doppler shift frequency f d is extracted from the received signal, and finally converted to a velocity value.
【0037】DSC(デジタルスキャンコンバータ)3
2は、ドプラ画像の形成を行う回路であり、例えばパワ
ースペクトル画像や二次元のカラーフロー画像などが形
成される。それらのドプラ画像は表示器34に送られ画
像表示がなされる。DSC (Digital Scan Converter) 3
Reference numeral 2 denotes a circuit for forming a Doppler image, for example, a power spectrum image or a two-dimensional color flow image. These Doppler images are sent to the display unit 34 for image display.
【0038】図2には、フィルタA及びフィルタBの遮
断特性が示されている。上述の構成から明らかなよう
に、フィルタBの遮断特性は量子化回路26における標
本化周波数、換言すれば送信繰り返し周波数fprに依存
している。これに対しフィルタAの遮断特性は固定され
ており、しかもフィルタBが取り得る最も低い遮断特性
よりも低速度側に設定されている。図2に示されるよう
に、受信信号の周波数分布(スペクトル)は送信周波数
f0 が可変すると、それに追従して変化することにな
り、つまりクラッタの周波数分布も変化することになる
が、本実施形態では送信周波数f0 の可変に連動させて
フィルタBの遮断特性を変動させているためクラッタの
みを効果的に除去することが可能である。FIG. 2 shows the cutoff characteristics of the filters A and B. As is clear from the above configuration, the cutoff characteristic of the filter B depends on the sampling frequency in the quantization circuit 26, in other words, the transmission repetition frequency fpr . On the other hand, the cutoff characteristic of the filter A is fixed, and is set to a lower speed side than the lowest cutoff characteristic of the filter B. As shown in FIG. 2, when the transmission frequency f 0 changes, the frequency distribution (spectrum) of the received signal changes following the transmission frequency f 0 , that is, the frequency distribution of the clutter also changes. In the embodiment, since the cutoff characteristic of the filter B is changed in conjunction with the change of the transmission frequency f 0 , only the clutter can be effectively removed.
【0039】図3には、表示器34に表示されるパワー
スペクトル画像が示されている。上述したように縦軸は
血流速度に相当し、横軸は時間軸に相当している。各点
の輝度は血流のパワーに相当している。従来において
は、このようなパワースペクトル表示において送信周波
数f0 を可変させると、ドプラシフト周波数fd がそれ
に連動して変動し、すなわち図3に示される波形が拡大
したり縮小したりする問題があったが、本実施形態の装
置によれば、送信周波数f0 の変動に比例させて縦軸の
上限及び下限の周波数を変動させることができ、換言す
れば縦軸の上限及び下限の速度の値を送信周波数f0 の
大きさに関わらず維持できるので、波形の変動を防止し
てその状態を維持できる。すなわち、本発明によれば、
このようなパワースペクトル表示において、縦軸に関
し、表示レンジを速度面では維持でき、周波数面では送
信周波数に比例変化させることができる。FIG. 3 shows a power spectrum image displayed on the display unit 34. As described above, the vertical axis corresponds to the blood flow velocity, and the horizontal axis corresponds to the time axis. The brightness at each point corresponds to the power of the blood flow. Conventionally, when the transmission frequency f 0 is varied in such a power spectrum display, there is a problem that the Doppler shift frequency f d fluctuates in conjunction therewith, that is, the waveform shown in FIG. 3 is enlarged or reduced. However, according to the apparatus of the present embodiment, the upper and lower frequencies on the vertical axis can be changed in proportion to the change in the transmission frequency f 0 , in other words, the values of the upper and lower speeds on the vertical axis Can be maintained irrespective of the magnitude of the transmission frequency f 0 , so that the state can be maintained by preventing waveform fluctuation. That is, according to the present invention,
In such a power spectrum display, with respect to the vertical axis, the display range can be maintained in terms of speed, and can be changed in proportion to the transmission frequency in terms of frequency.
【0040】このような利点は、二次元ドプラ画像にお
いても同様に得られる。すなわち、図4(A)には色相
を速度に対応させた二次元ドプラ画像が示されている。
図4(B)には色相と速度との対応関係が示されてお
り、血流速度の正方向には赤色が設定され、血流速度の
負方向には青色が設定されている。正負の速度の大きさ
は色の濃さによって表されている。もちろん、色相の変
化によりその速度を表す手法を適用することもできる。Such an advantage can be similarly obtained in a two-dimensional Doppler image. That is, FIG. 4A shows a two-dimensional Doppler image in which the hue corresponds to the speed.
FIG. 4B shows the correspondence between the hue and the speed, where red is set in the positive direction of the blood flow velocity and blue is set in the negative direction of the blood flow velocity. The magnitude of the positive or negative speed is represented by the color density. Of course, a method of expressing the speed by changing the hue can be applied.
【0041】本発明によれば、このようなカラーバーに
おいて、送信周波数f0 を可変させても、速度と色の対
応関係は何ら変わらないため、ユーザーが周波数設定器
を利用して送信周波数f0 を変化させても画像に現れる
二次元ドプラ画像をそのまま維持できる。According to the present invention, in such a color bar, even if the transmission frequency f 0 is varied, the correspondence between the speed and the color does not change at all. Even if 0 is changed, the two-dimensional Doppler image appearing in the image can be maintained as it is.
【0042】次に図5には、本発明に係る超音波ドプラ
診断装置の他の実施形態が示されている。この図5に示
される超音波診断装置は連続波ドプラ法が適用された装
置である。なお、図1に示す構成と同様の構成には同一
符号を付けその説明を省略する。Next, FIG. 5 shows another embodiment of the ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to the present invention. The ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 5 is an apparatus to which the continuous wave Doppler method is applied. Note that the same components as those shown in FIG.
【0043】図5に示す構成において、送信周波数発生
器10にて発生した送信周波数f0は、送信器14に送
られ、この送信器14から探触子11に向けて連続的に
送信信号が供給される。これにより探触子11は生体内
へ連続的に超音波を送波する。In the configuration shown in FIG. 5, the transmission frequency f 0 generated by the transmission frequency generator 10 is sent to the transmitter 14, and the transmission signal is continuously transmitted from the transmitter 14 to the probe 11. Supplied. As a result, the probe 11 continuously transmits ultrasonic waves into the living body.
【0044】一方、送信周波数f0 は、分周器16にも
供給されており、その分周器16は図1に示した分周器
16同様に送信周波数f0 をnで分周することにより標
本化周波数fq を生成している。そして、量子化回路2
6はその生成された標本化周波数fq で受信信号のサン
プリングを行っている。このような構成においても、表
示器に表示されるドプラ画像における速度表示レンジを
維持でき、またフィルタB28におけるカットオフ周波
数を送信周波数f0 に比例変化させ、クラッタの効率的
な除去を行える。On the other hand, the transmission frequency f 0 is also supplied to the frequency divider 16, which divides the transmission frequency f 0 by n similarly to the frequency divider 16 shown in FIG. It is generating sampling frequency f q by. And the quantization circuit 2
Reference numeral 6 samples the received signal at the generated sampling frequency fq. In such a configuration, to maintain the speed display range in the Doppler image displayed on the display unit, also the cut-off frequency of the filter B28 in proportion changed to the transmission frequency f 0, enables the efficient removal of clutter.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば超
音波の送信周波数を可変させても、ドプラ画像の表示内
容をそのまま維持できる。すなわち、本発明によれば超
音波の送信周波数の可変によっても速度表示レンジが変
化しないドプラ画像を形成できる。さらに、本発明によ
れば低域除去フィルタの遮断周波数を送信周波数に比例
させてクラッタの効率的な除去を実現できる。As described above, according to the present invention, the display content of the Doppler image can be maintained as it is even if the transmission frequency of the ultrasonic wave is varied. That is, according to the present invention, it is possible to form a Doppler image in which the speed display range does not change even when the transmission frequency of the ultrasonic wave is changed. Further, according to the present invention, the cut-off frequency of the low-band rejection filter is made proportional to the transmission frequency, so that clutter can be efficiently removed.
【図1】 本発明に係る超音波ドプラ診断装置の全体構
成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to the present invention.
【図2】 フィルタAとフィルタBの遮断特性を示す図
である。FIG. 2 is a diagram illustrating cutoff characteristics of a filter A and a filter B.
【図3】 パワースペクトル表示を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a power spectrum display.
【図4】 二次元ドプラ画像とカラーバーを示す説明図
である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a two-dimensional Doppler image and a color bar.
【図5】 本発明に係る超音波ドプラ診断装置の他の実
施形態を示す全体構成図である。FIG. 5 is an overall configuration diagram showing another embodiment of the ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to the present invention.
10 送信周波数発生器、12 周波数設定器、16
分周器、18 n設定器、24 低域遮断アナログフィ
ルタA、26 量子化回路、28 低域遮断デジタルフ
ィルタB。10 transmission frequency generator, 12 frequency setting device, 16
Frequency divider, 18n setting device, 24 low-pass cutoff analog filter A, 26 quantization circuit, 28 low-pass cutoff digital filter B.
Claims (3)
を生成する送信周波数生成手段と、 前記生成された送信周波数f0と比例関係をもって、標
本化周波数fqを生成する標本化周波数生成手段と、 前記送信周波数f0の超音波パルスを生体内へ連続送波
し、生体内の運動反射体にて反射された反射波を受波し
て受信信号を出力する超音波探触子と、 前記標本化周波数fqで前記受信信号の量子化を行う量
子化手段と、 前記量子化された受信信号から前記運動反射体のドプラ
シフト周波数fdを抽出する周波数解析手段と、 速度表示レンジが前記送信周波数f0に依存しないドプ
ラ画像を形成する手段であって、前記抽出されたドプラ
シフト周波数fdに基づいて前記ドプラ画像を形成する
ドプラ画像形成手段と、 を含むことを特徴とする超音波ドプラ診断装置。1. An ultrasonic transmission frequency f 0 that is variably set.
A transmission frequency generation means for generating a, with a proportional relationship between the transmission frequency f 0 of the generated, the sampling frequency generation means for generating a sampling frequency f q, the ultrasonic pulse of the transmission frequency f 0 into the living body continuously transmitting, perform an ultrasonic probe which outputs a received signal receives a reflected wave reflected, the quantization of the received signal at the sampling frequency f q by movement reflector in vivo Quantization means; frequency analysis means for extracting the Doppler shift frequency f d of the moving reflector from the quantized received signal; and means for forming a Doppler image whose speed display range does not depend on the transmission frequency f 0. Te, ultrasonic Doppler diagnostic apparatus characterized by comprising: a Doppler image forming section for forming the Doppler image based on the extracted Doppler shift frequency f d.
/nに分周して前記標本化周波数fqを生成する分周器
を含むことを特徴とする超音波ドプラ診断装置。The apparatus of claim 2 according to claim 1, wherein the sampling frequency generation means, the transmission frequency f 0 1
An ultrasonic Doppler diagnostic apparatus comprising a frequency divider that divides the sampling frequency fq by dividing the sampling frequency into / n.
れ、前記受信信号に対し低域遮断を行うデジタルフィル
タを含むことを特徴とする超音波ドプラ診断装置。3. A device according to claim 1, provided between the frequency analysis means and the quantization means, ultrasonic waves, characterized in that it comprises a digital filter for low cut-off with respect to the received signal Doppler diagnostic device.
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